Для ареста Плетнева и предъявления ему обвинения требовался повод, который удовлетворил бы общественное мнение. Было предпринято следующее: во время одного из обычных плановых визитов к Сталину, во время которых профессор, как обычно, осведомлялся о самочувствии своего пациента, Сталин вел разговор по телефону с Ворошиловым. Он сообщил Ворошилову о том, что на руках у Ежова имеется компромат на жену Молотова, достаточный для ее ареста, но пока он, Сталин, этому аресту препятствовал.
Для того чтобы понять то впечатление, которое этот разговор произвел на Плетнева, необходимо иметь в виду, что жена Молотова не только занимала должность наркома пищевой промышленности, но и была директором косметического института, созданного по инициативе профессора Плетнева. При этом Плетнев исходил из пожелания Сталина о проведении научных исследований, результата которых позволили бы более эффективно противодействовать процессам старения в организме человека. Сталин уже в течение некоторого времени испытывал панический страх перед надвигавшейся старостью и уделял повышенное внимание своей внешности — регулярно принимал массаж, маски на лицо, протирания и контрастные ванны. Создание этого НИИ потребовало многомиллионных затрат, по высочайшему повелению исследовательская работа велась в небывалой спешке. Одновременно Плетнев дал задание врачам найти вещества, способствующие омоложению клеток, в особенности клеток кожи. В связи с этим заданием жена Молотова инкогнито ездила в Париж с целью выведать различные косметические секреты. После такой командировки органам не составило труда состряпать дело о недозволенных связях с западными агентами и даже о шпионаже, к которому совсем несложно было пришить и Плетнева. Цель телефонного разговора, по-видимому, состояла в том, что бы привести профессора в состояние страха и неизвестности. Сталинские методы были слишком хорошо известны Плетневу, и он должен был сразу понять: нежелательного свидетеля разговора необходимо устранить. И действительно, спустя совсем немного времени в московских газетах появились статьи под названиями типа — «Профессор-садист» и «Профессор-совратитель», в которых подробно рассказывалось, как профессор Плетнев якобы завлек в свою квартиру советскую гражданку Б. (как позднее выяснилось, профессиональную проститутку) и там садистски надругался над ней. И, хотя в Москве почти никто не воспринял всерьез эту совершенно смехотворную историю, началась повсеместная травля Плетнева, в результате которой он был лишен академического звания. До ареста он из соображений осторожности успел сжечь все, кроме записок под названием «История кровожадного Иосифа Сталина», которые передал свой многолетней сотруднице Романо-Петровой.
Мы столь подробно останавливаемся на трагической судьбе профессора Плетнева, потому что она дает полное представление о том, какими подлыми методами пользовался Сталин, когда ему требовалось избавиться от казавшихся ему опасными или просто нежелательных людей. Уже цитированный нами бывший сотрудник НКВД Александр Орлов на основании собственного опыта писал, что для Сталина «общим правилом было избавляться от лиц, которые слишком много знали о его прошлом или, став свидетелями страшных преступлений последних лет, могли вспомнить что-либо о его прошлом и рассказать об этом кому-то еще». О том, как далеко это заходило, свидетельствует Светлана Аллилуева: «В 1937 году отец не остановился перед истреблением членов собственной семьи: троих Сванидзе, Реденса, Енукидзе, крестного отца моей матери… В 1948 году та же судьба постигла моих тетушек. Он считал их опасными, так как они «слишком много знали» и, по его мнению, были «слишком болтливы». Возможно, он не мог им простить того, что они были свидетелями происшествий в нашей семье, в особенности, самоубийства матери (теперь это считается сомнительным. — Прим. автора) и знали об оставленном ею письме».
Сталин лично не присутствовал на третьем московском показательном процессе в марте 1938 года. Возможно, он был слишком труслив для того, чтобы взглянуть в глаза несправедливо обвиненным, среди которых были его близкие друзья и врач, преданно служивший ему на протяжении многих лет, тем более услышать из уст этих людей позорные факты, невыносимые для его нарциссической психики. Он предпочел следить за ходом процесса по громкоговорителю, установленному в его кабинете. На фоне блестящей аргументации Бухарина Вышинский выглядел поистине жалкой фигурой. В заключительной речи он, как обычно, потребовал для всей банды «убийц, шпионов, диверсантов и вредителей без каких-либо принципов и идеалов» смертной казни. Как обычно, суд присоединился к погромным тирадам прокурора — Дмитрий Плетнев получил 25, Христиан Раковский 20, Сергей Бессонов 15 лет лишения свободы, остальные обвиняемые были приговорены к смерти. Казнь состоялась сразу же. Плетневу не дано было пережить Сталина — 11 сентября 1941 года он был расстрелян но приговору повторного суда. После того, как своими террористическими чистками Сталин настолько обескровил партийное руководство, НКВД и армию, что на всех уровнях стала ощущаться нехватка опытных и квалифицированных работников, волна террора с осени 1938 года начала постепенно спадать. Опасаясь вызвать у общественности подозрения в истинном авторстве волны насилия и массовых убийств и под влиянием постоянного страха перед покушениями на свою жизнь, Сталин длительное время избегает показываться на публике. От Плетнева мы знаем, что эти страхи у Сталина усиливались после принятия очередного преступного решения, в такие периоды у Сталина часто возникали «нарушения деятельности сердца». Иногда случалось так, что в наиболее напряженные моменты до завершения какого-либо особо коварного замысла — например, при аресте бывшего шефа НКВД Ягоды его преемником Ежовым — Сталин сутками нервничал, лишался сна и аппетита, и Плетнев уже с самого раннею утра заставал его за письменным столом. Только узнав, что дело сделано, Сталин переводил дух, и, не раздеваясь, засыпал глубоким сном. Если в такие периоды Плетнев пытался давать ему медицинские советы, то получал лишь злобный ответ типа: «Оставьте меня в покое с вашей ерундой, профессор! Мы сейчас находимся на критическом этапе и должны вырвать черта с корнем и удушить в зародыше».